robotiques (fran)

7/24/2019 Robotiques (Fran)

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Un robot est un assemblage de pièces mécaniques et de composants électroniques. C'est unemachine inventée par l'homme pour effectuer certaines tâches physiques à sa place et imiter son comportement.

Le robot remplace l'homme dans des opérations fatigantes, répétitives, dangereuses oudemandant une grande précision. Les robots peuvent également se rendre à la place delhomme dans des endroits inaccessibles.

Un robot peut !tre automatisé, ce qui signifie qu'il fonctionne tout seul apr"s avoir re#ucertaines instructions, ou !tre commandé à distance par un ordinateur.

À QUOI SERVENT LES ROBOTS ?

Les robots sont souvent utilisés dans des chaînes de fabrication, pour construire desautomobiles ou des ordinateurs, par e$emple. %ls effectuent une série de travau$ répétitifs en

peu de temps et sont aussi capables de détecter des produits défectueu$.

Les robots sont également utilisés dans des endroits dangereu$ & par e$emple, ils interviennentdans les centrales nucléaires, dans la lutte contre l’incendie ou dans le désamorçage de

bombes.

ans les h(pitau$, les chirurgiens se servent parfois de robots au cours d'opérations, lorsqu'ils

doivent effectuer des tâches nécessitant une tr"s grande précision. Ces opérations peuventm!me se dérouler à distance & en effet, le ) septembre *++, un chirurgien de -e /or0 a piloté un robot se trouvant à 1trasbourg et opéré un patient 2 on parle alors de téléchirurgie.

3nfin, l'homme envoie des robots dans des endroits o4 il ne peut pas aller, comme l'espace oule fond des océans. 3n 55), le robot 1o6ourner 2 piloté à distance par des ingénieurs del'agence spatiale américaine 7-8189 2 a parcouru la surface de la plan"te :ars et envoyédes images vers la ;erre pendant plusieurs semaines.

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Les premiers robots créés par l'homme vers 5A+ étaient tr"s simples et ne pouvaient effectuer qu'un nombre limité de tâches. Les robots du BB%e si"cle sont de plus en plus performants etremplissent des fonctions de plus en plus comple$es.

Ces fonctions sont proches de celles du corps humain. Les robots ont une sorte de cerveau, leprocesseur, qui coordonne les opérations qu'ils effectuent. Leurs bras et leurs mains leur servent à manipuler toutes sortes d'ob6ets ou d'outils. Leurs yeu$ sont remplacés par descaméras qui peuvent reconnatre les contours des ob6ets. %ls sont équipés de capteurs ou deradars qui leur permettent de toucher des ob6ets, de détecter des odeurs, d'éviter les obstacles,de réagir à la lumi"re ou à la parole.



Les robots modernes peuvent donc D voir E, D sentir E, D entendre E, D parler E et D toucher E.;outes les informations qu'ils recueillent sont analysées par des syst"mes d'intelligence

artificielle. Certains robots peuvent ainsi sadapter à des changements de situation, et prendredes décisions en fonction de leur environnement et de la mani"re dont ils ont été programmés.

À QUOI RESSEMBLERONT LES ROBOTS DANS LE FUTUR ?

L'homme est au6ourd'hui capable de créer des robots à figure humaine 7aussi appelésandroïdes9 tr"s perfectionnés, comme le robot 8simo de Fonda. %l s'agit d'automates

télécommandés qui peuvent obéir et répondre à certains ordres, porter des ob6ets, reconnatredes visages, marcher ou monter des escaliers. Cependant, la création de robots capables de

penser et d'agir par eu$Gm!mes est encore du domaine de la scienceGfiction.

La robotique, science de la conception des robots, est encore tr"s 6eune. 3lle progresse

rapidement & les robots de demain devraient !tre capables de réagir à leur environnement,mais aussi au$ actions de l'homme ou des autres robots. %ls seront probablement plus présentsdans la vie quotidienne et dans les loisirs, comme le montrent dé6à les chiens-robots Aibo dela firme 6aponaise 1ony.

La miniaturisation des robots est une autre piste de recherche tr"s prometteuse, en particulier en médecine. Les chercheurs pensent qu'il sera bient(t possible de construire desD nanorobots E, cestGàGdire des robots minuscules 7de lordre du millioni"me de millim"tre9capables de circuler dans le corps humain pour dépister et soigner des maladies

1-PRÉSENTATION

robotique, science et technique de la conception et de la construction

2-historiq! !La robotique est issue des travau$ effectués sur les automates, anc!tres des robots 7voir

automatisation9. Harmi les premiers constructeurs dautomates, on peut citer Léonard de Iinciou encore le mécanicien fran#ais Jacques de Iaucanson, dont les tentatives de reproductiondes fonctions vitales des !tres humains 7circulation, respiration et digestion9 au moyendautomates 2 notamment le Joueur de flûte traversière 7)K)9 ou le Canard digérateur

7)K9 2 font sensation au BI%%%e

si"cle. 8u B%Be

si"cle apparaissent les premi"resmachinesGoutils, qui par leurs fonctions peuvent !tre considérées comme les précurseurs desrobots.

"erceuse industrielle

Les perceuses sont des machinesGoutils tr"s utilisées dans l'industrie. 3lles permettent de percer des trous uniformes ou de modifier les caractéristiques d'un trou dé6à foré 7alésage outaraudage9 de mani"re e$tr!mement rapide et précise. %l e$iste ainsi différents types de

perceuses, dont les plus courantes sont les perceuses portatives et les plus puissantes sont les perceuses industrielles, utilisées notamment dans la construction navale comme celle présentée ici.



Automatisation dans l'industrie automobileL'industrie automobile constitue l'une des principales utilisatrices de robots industriels. anscette usine de production, les robots participent à l'assemblage des automobiles dans le cadrede la fabrication en série.

Le terme D robot E est introduit en 5*+ par lécrivain tch"que Marel Nape0 dans sa pi"ce dethéâtre RUR (Rossum’s Universal Robots). Ce terme, provenant du tch"que robota, D travailforcé E, désigne à lorigine une machine androOde capable de remplacer lhomme dans toutes

ses tâches. ans les années 5P+ et 5A+, les progr"s de lélectronique permettent deminiaturiser les circuits électriques 7inventions du transistor et du circuit intégré9, ouvrantainsi de nouvelles voies à la fabrication de robots. ans les premiers temps de la robotique, lerobot est considéré comme une imitation de lhomme, aussi bien fonctionnelle que physique.8u6ourdhui, les constructeurs ne tentent plus de reproduire laspect humain sur un robot,

privilégiant avant tout sa fonctionnalité.

Les robots sont actuellement tr"s répandus dans lindustrie, en particulier en constructionautomobile et cheQ la plupart des fabricants dordinateurs. Capables deffectuer rapidementdes travau$ répétitifs, ils sont notamment utilisés dans les chanes de fabrication et demontage. <n les emploie également dans des environnements difficilement supportables par

lhomme 7conditions e$tr!mes de température ou de pression, radioactivité élevée, etc.9.Lindustrie du nucléaire a ainsi largement contribué au développement de la robotique7notamment dans la conception de bras télémanipulateurs9.

"-STRU#TURE D$UN ROBOT %

Un robot est un dispositif susceptible daccomplir une ou plusieurs fonctions. %l se composede sept parties principales & le socle muni dun ou de plusieurs bras articulés, équipés desyst"mes de préhension 7pinces, ventouses, etc.9, la source dénergie, les actionneurs, lessyst"mes de transmission, les capteurs internes, les capteurs e$ternes 7de position, detempérature, etc.9, et le syst"me de traitement de linformation.



"ince bidigitale d'un robototée de capteurs tactiles qui lui permettent de reconnatre grossi"rement la forme d'un ob6et,cette pince bidigitale est capable de saisir puis de soulever un Ruf sans le briser.Lénergie peut !tre utilisée sous forme pneumatique, hydraulique ou électrique, cette derni"reétant préférée par les utilisateurs et les constructeurs de robots dépla#ant des chargesinférieures à +++ 0g. Les actionneurs sont des dispositifs capables de modifier lefonctionnement du robot, en gérant les transferts dénergie à partir des signau$ émis par lesyst"me dautomatisation. %ls se présentent généralement sous la forme de syst"mesdasservissement 7voir servomécanisme9.

Les capteurs internes et e$ternes permettent de mesurer des grandeurs mécaniques,thermiques, électriques ou chimiques 7température, position, concentration chimique, etc.9.Les valeurs ainsi mesurées sont converties en signal électrique, et transmises à un autredispositif 2 électronique 2 pouvant lire, enregistrer ou contr(ler les grandeurs mesurées

&-T'PES DE ROBOTS

<n peut classer les robots en quatre catégories, par ordre de comple$ité croissante. Les robotsles plus simples et les plus courants se contentent de répéter les opérations inscrites dans leurs programmes. Les robots appartenant au deu$i"me type sont capables de reproduire certainsmouvements humains enregistrés sur bande magnétique, tandis que les robots de troisi"megénération sont des dispositifs à commande numérique, dont les mouvements sont enregistréssur une unité de stoc0age et qui peuvent accomplir plusieurs opérations dusinage différentes.3nfin, les robots évolués 2 les plus comple$es 2, faisant appel à des capteursdenvironnement et au$ techniques dintelligence artificielle, sont dotés dune grande capacitéde traitement de linformation. Certains dentre eu$ peuvent ainsi reconnatre la formedob6ets sur un écran de télévision, ou encore réagir à des paroles employant un vocabulairespécifique 7voir reconnaissance vocale9.

(-FON#TIONNEMENT DES ROBOTS ÉVOLUÉS



#obot $abot-%L'inventeur 6aponais du robot SabotG*, créé en 5*, apprend à son él"ve androOde bip"de à

6ouer du piano. :!me s'il ne poss"de pas la capacité émotionnelle d'un !tre humain, ce robotest doté d'un Ril électronique et d'organes terminau$ s'apparentant au$ mains humaines, cequi le rend susceptible de déchiffrer et d'interpréter des partitions musicales.

<n peut définir un robot évolué comme une machine agissant physiquement sur sonenvironnement en vue datteindre un but qui lui a été fi$é. Cette machine doit !tre capable de

percevoir son environnement et le cas échéant de sadapter à certaines variations de celuiGci7capacité dautonomie9. Har e$emple, si le but du robot est de se déplacer dun point à unautre dans une pi"ce, il doit !tre capable de contourner les obstacles qui y sont présents. %l luifaut donc assurer des fonctions de perception, de décision et daction. Hour ce faire, un robotest un mélange de mécanique 7bras articulé, syst"me hydraulique, syst"me dedéplacementT9, délectronique 7capteurs en tout genre, camérasT9, dinformatique 7microGordinateurs, microprocesseurs9 et de logiciels. Les robots les plus anciens contiennent

beaucoup de mécanique et délectronique et peu dinformatique et de logiciels. La part de

linformatique tend à augmenter car cest elle qui influe sur les capacités de perception et dedécision. 8insi, le cRur du robot peut !tre vu comme une boucle perceptionGdécisionGaction.

1-P!r)!*tio+La perception repose sur un ensemble de capteurs plus ou moins sophistiqués. Les robots sontde plus en plus équipés de caméras CC, qui font office dinterfaces visuelles. Ces capteursfournissent un ensemble de mesures de bas niveau que le robot va devoir !tre capabledinterpréter à plus haut niveau pour préparer la prise de décision. Linterprétation est tr"scomple$e et met en 6eu des outils mathématiques et informatiques de haut niveau 7cest le cas

par e$emple de la vision par ordinateur9. La qualité de perception détermine ainsi les possibilités dévolution dun robot.

2, D)isio+



Le processus de décision dun robot prend en compte dune part, le but quil doit atteindre etdautre part, la perception de son environnement. Cette tâche est directement dépendante de laqualité de la perception. Les mod"les de décision peuvent !tre tr"s comple$es et sont fondéssur des outils mathématiques et informatiques tr"s évolués, souvent issus de lintelligenceartificielle. La difficulté ma6eure de cette opération vient du nombre de lensemble des

décisions possibles qui peut !tre tr"s grand et emp!che une énumération compl"te. La prise dedécision sappuie ainsi sur des heuristiques, qui permettent de déterminer les choi$ les plusefficaces en fonction de lob6ectif visé.

"-A)tio+

Laction consiste à mettre en application la décision prise. Cela peut !tre tr"s simple oucomple$e en fonction du domaine considéré. Cette fonction reste tr"s liée à la mécanique et àlélectronique, et beaucoup moins à linformatique.

,.-INTERA#TION DES ROBOTS ET ROBOTIQUE ÉVOLUTIONNISTE

e plus en plus, les roboticiens cherchent à concevoir des robots doués de capacitésdinteraction. Cette interaction peut se faire avec son environnement physique 7perception par le robot et réactionadaptation9, mais aussi avec des humains 7robot qui per#oit des intentionshumaines, comme par e$emple le fait quune personne va sapprocher de lui déclenchera lessalutations du robot9, voire avec dautres robots 7plusieurs robots peuvent coopérer pour accomplir une tâche ou au contraire !tre en compétition9. Ces capacités dinteractionconstituent les fonctions les plus comple$es dun robot, car elles nécessitent de fortescapacités de perception 7anticipation de mouvements, reconnaissance de$pressions sur unvisage ou plus généralement dattitudes du corps humain9, ainsi que de décision 7il faut

pouvoir modéliser à la fois le robot, son environnement et les évolutions possibles de chacundentre eu$9.

Harmi les nombreu$ travau$ entrepris dans ces domaines de linteraction, un a$e de recherchema6eur se dégage & celui de la sociologie de ce que lon appelle les D communautés derobots E 2 groupes de robots que lon va laisser interagir sur des grandes échelles de temps7plusieurs 6ours ou semaines9 entre eu$ etou avec des humains. Cette discipline émergente,

baptisée robotique évolutionniste, qui tente dappliquer au$ robots les principes dévolution etde sélection naturelle de Charles arin, pose notamment des questions sur la nature m!mede l'intelligence 7voir sciences cognitives9 et ouvre la voie à des applications révolutionnaires

2 principalement dans le secteur des 6eu$ vidéo pour la création de personnages secondaires

qui m"neraient une vie autonome.

/-ROBOTIQUE INDUSTRIELLE

Le marché de la robotique est au6ourdhui encore dominé par les robots industriels, qui sontsouvent tr"s simples. 1elon la Commission économique des -ations unies pour l'3urope7C33G<-U9 et la =édération internationale de robotique 7%=>9, il y a, en ce début deBB%e si"cle, plus de ++ +++ robots industriels dans le monde, dont pr"s de la moitié estdétenue par le Japon. Le reste du parc mondial de robots industriels se répartit principalemententre les VtatsGUnis 7++ +++9, l8llemagne 7++ +++9, l%talie 7PA +++9, la république deCorée 7P+ +++9, la =rance 7*A +++9 et le >oyaumeGUni 7A +++9. Lévolution est globalement

à la hausse 2 ma6oritairement au$ VtatsGUnis et en 3urope.



La répartition est également différente selon le secteur industriel 2 les industries automobileet chimique étant les principales utilisatrices de robots. 3n moyenne au Japon, il y a*)+ robots pour + +++ salariés du secteur industriel 7contre K+ en 8llemagne, *+ enrépublique de Corée, W+ en =rance, A+ au$ VtatsGUnis9. ans le secteur automobile 6aponais,on compte robot pour W salariés. Une évolution est attendue dans le monde des services

7robotGaspirateur ou robotGtondeuse9, mais elle tarde à se confirmer.

0-ROBOTIQUE DES SERVI#ES

Le mythe des robots repose sur limagerie du robot androOde, à forme humaine ou capabledaccomplir des tâches spécifiquement humaines. La robotique industrielle couvre tr"s

partiellement ce mythe. 3n revanche, le monde des services en est beaucoup plus proche. efait, on commence à trouver des robots dans des domaines comme le nettoyage 7robotGaspirateur, robotGtondeuse à gaQon comme l8utomover dFusqvarna9, laccueil 7robot 8simode Fonda 2 robot humanoOde qui marche, monte et descend des escaliers X il peut saluer des

personnes et accomplir des actions comme aller à un point désigné par le signe dun humain X

il reconnat également des visages et un 6eu limité de phrases9, ou encore la gestion de lamaison 2 ou domotique 2 7robot HaHe>o de -ec9.

Le domaine des 6ouets nest pas en reste, avec notamment le plus cél"bre des chiensGrobots &8ibo, développé par la firme 6aponaise 1ony. Ce chienGrobot, équipé de nombreu$ capteurssensoriels, est capable de réagir à des sollicitations et semble ainsi doué D démotions E.

Une autre caractéristique humaine importante est la marche. ?eaucoup de travau$ ont étéréalisés pour essayer de doter les robots de démarches semblables à celles des hommes,

pouvant ainsi lui permettre de se déplacer, de descendre et monter des escaliers, et pourquoi pas de courir.

Le secteur de la santé commence aussi à !tre touché, avec des robots manipulateurs utilisés enmicrochirurgie pour assister le praticien 7par e$emple pour placer des appareillages demani"re tr"s précise en chirurgie du cerveau9. Le chirurgien conserve la prise de décision etutilise le robot pour accrotre sa capacité de perception, augmentant ainsi la précision de lactechirurgical.

La robotique na pas fini denvahir notre monde. Les progr"s constants des robots sont dusnotamment à lévolution technologique rapide de leurs différents composants. Les progr"s les

plus lents sont ceu$ liés à lénergie 7lautonomie énergétique reste faible9, ainsi quau$

logiciels.

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